Развертывающий преобразователь Советский патент 1987 года по МПК G06G7/12 

Изобретение относится к усили- тельньм устройствам с широтно-им-. пульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналого- вых вычислительных машинах,

Целью изобретения является повышение точности работы.

На фиг.1 изображена функциональная схема развертывающего преобра- зователя; на фиг.2 - релейный эле- мент; на фиг.3 - 6 - временные диаграммы сигналов.

На фиг.1 и 2 обозначены первый и второй сумматоры 1 и 2, интегра- тор 3, релейные элементы 4,4 ,,.., 4 , генератор 5 тактовых импульсов, счетчик Джонсона 6, вход 7 и выход 8, шина 9 нулевого потенциала, первый масштабньй резистор 10у.первый токоограничительный резистор 1I, резистор 12 нагрузки, первьй резистор .13 смещения, второй 14 и третий 15 масштабные резисторы, второй резистор 16 смещения, ключевой транзистор 17 , операционный усилитель 18, информационный вход 195 управлящий вход 20, выход 21,

На фиг.З - 6 обозиачень сигналы: у„ (t) на выходе генератора 5 тактового импульса; уi(t) ,уj(t) ,уj(t) на выходах разрядов счетчика Джонсона 6, x(t) - на входе 7, yu(t) - на выходе, интегратора 3,у (t) - на

и Ыу / у

выходе 8 и выходные сигна,пы yp(t), yp,(t)yp (t) релейных элементов,

Развертывающий преобразователь . работает следующим образом.

Первый 1 и второй 2 сумматоры им

ют единичный коэффициент передачи. Генератор 5 тактовых импульсов формирует импульсы малой длительности и положительной полярности с заданным периодом следования (фиг,2,а),

Синхронно с моментом времени формирования сигнала на выходе генера- тора 5 происходит последовательная запись сигнала логической 1 в каждый разряд счетчика 6 (фиг,2,б,в,г ).

Затем с приходом четвертого тактового импульса во все разряды записывается сигнал логического О.

Релейные элементы 4, имеют симметричные относительно нуля пороги переключения 1В. и неинвертирующую петлю гистерезиса.

При нулевом уровне сигнала на управляющих входах пороги переключения

13323362

релейных элементов 4-4 удовлетворяют условию

liB,

ItB, I

± BJ.d)

В дальнейшем рассматриваем работу при , тогда счетчик 6 имеет два разряда, а реализация последнего релейного элемента предполагает отсутствие управляющего входа.

При нулевом значении выходного сигнала счетчика 6 выполняется условие

ItB, |tBil It В,

(2)

Наличие сигнала логической 1 на входе первого релейного элемента 4. приводит к выполнению условия

IBJ i

|i Bjl

t BJ. (3)

При одновременном воздействии сигналов логической 1 на управляющих входах первого и второго релейных

1

элементов соотношение

ItBj

обеспечивается

t В,

t В,

(4)

При нулевом значении сигнала на управляющем входе 20 (фиг,2) ключевой транзистор 17 на входе закрыт и пороги переключения релейного элемента определяются соотношением резисторов 10, 14 и 15,

Наличие сигнала логической 1 переводит ключевой транзистор 17 в открытое состояние. При этом коэффициент передачи делителя 10 и 12 по отношению к выходному сигналу интегратора 3 меньше единицы, что эквивалентно увешичению порогов сраба- тьюания релейного элемента.

Предположим, что выходные сигналы первого, второго и третьего -релейных элементов 4/, и 4j меняются в пределах tA/3, где А - амплитуда выходного сигнала, а пороги переключения удовлетворяют условию (2), Рассмотрим работу при отсутствии генератора 5 и счетчика 6,

При нулевом уровне сигнала на входе 7 в момент времени включения начинается процесс ориентации релей ных элементов,, в результате которого второй и третий релейные элементы 4j и 4, переключаются в противоположные состояния (фиг,4,г.д), а в тракте первый сумматор 1 - интегратор 3 - первый релейный элемент 4

возникает режим устойчивых автоколебаний с частотно-широтно-импульсной модуляцией.

При изменении входного сигнала в диапазоне (фиг.4,а,t t,) ) 1 - Л/3 I сигнал на выходе 8 находится в первой модуляционной зоне (фиг.4,г, ограниченной диапазоном А/З. .

В момент времени t t, когда x(t) - А/3), (фиг.4,а) выходной сигнал интегратора 3 (фиг.4,б) переориентирует второй релейный элемент 4 (фиг.4,г, ) в состояние А/3, что влечет за собой дискретное увеличение амплитуды выходного сигнала до уровня А (фиг.4,г). Этого оказывается достаточно для возникло.вения в контуре устойчивых автоколе- 20 (фиг.5,г) и пороги переключения ре- баний, когда выходной сигнал пере- лейных элементов 4 удовлетворяют условию (4) (фиг.5,а).

ходит во вторую модуляционную зону. В один из полуциклов развертьшаю- щего преобразования скорость изменения выходного сигнала интегратора 3 25 более ограничивается (фиг.5,а,з,и).

зависит от разности сигналов на входе первого сумматора 1, а в последующем полуцикле преобразования определяется суммой сигналов на входах первого сумматора 1. В результате полезная составляющая импульсного потока на выходе 8 устаналивается пропорциональной уровню сигнала на входе 7.

Рассмотрим работу -при наличии генератора 5 и счетчика 6.

Считаем, что величина сигнала на входе 7 соответствует первой модуляционной зоне (фиг.5,д).

В момент времени t на выходе генератора 5 формируется первый тактовый импульс, под действием которого первый разряд счетчика 6 переходит, в состояние логической 1 Сфиг.5,в), и устанавливается соотношение порогов переключения первого, второго и третьего релейных элементов 4 4 и 4j, соответствующее ус- |Ловию (3) (фиг.5,а). Тогда в момент времени t третий релейный элемент 4j ориентируется в положительное состояние (фиг.5,а,з), а начиная с момента времени t возникает режим устойчивых автоколебаний в контуре первой сумматор 1 - интегратор 3 - второй релейный элемент, 4 - второй сумматор 2 (фиг.5,а,ж,п). При этом первый 4 второй 4 релейные элементы находятся в противоположных

по выходу состояниях (фиг.5,з),что обеспечивает взаимную компенсацию их выходных сигналов.- Полоса пропус- кания составляет примерно 10% от частоты автоколебаний при нулевом сигнале на входе 7. Ввиду того, что до момента t частота автоколебаний определялась уровнями tB , а начиная с момента времени t 7 t - порогами переключения |tB,| 7 |tB, , то появление сигнала логической 1 на управляющем входе первого рельефного элемента 4 влечет за собой уменьшение полосы равномерного пропускания .

В момент времени t (фиг.5,б) сигнал логической 1 формируется на выходе второго разряда счетчика 6

(фиг.5,г) и пороги переключения ре- лейных элементов 4 удовлетворяют условию (4) (фиг.5,а).

В результате частота автоколебаний падает и полоса пропускания еще

В данном случае в режиме автоколебаний находится третий релейный элемент 4 , а первый и второй релейные элементы 4 и 4 формируют на

выходе постоянные сигналы противоположной полярности (фиг.5,е,ж). В момент времени t (фиг.5,б) счетчик 6 переходит в нулевое состояние (фиг.5, в,г), а пороги переключения релейных элементов 4. удовлетворяют условию (2). Начиная с момента времени t (фиг.5,и,е режим устойчивых автоколебаний вновь возникает в тракте первый сумматор

1 - интегратор 3 - первый релейный элемент 4. - второй сумматор 2.

В дальнейшем процесс повторяется. Таким образом, с помощью тактовых импульсов можно дискретно изменить

полосу пропускания. Для перехода из одного частотного диапазона в другой, например, из первого (t ti) в третий () (фиг,5,а,б ), интервал следования между двумя соседними

тактовыми импульсами должен быть меньше минимального полуцикла развер- тьшающегр пpeoбpaзoвJaния при максимальной частоте автоколебаний. Дискретность регулирования полосы пропускания определяется числом релейных элементов.

Рассмотримдиаграммы сигналов, которые соответствуют режиму работы во второй модуляционной зоне (фиг.6).

в момент времени t (фиг.6,б) пороговый уровень tB становится максимальным (по модулю) и второй релейный элемент 4 входит в режим одинаковых состояний А/3.

В интервале t- (фиг.6,а,б) полоса пропускания зависит от величины порогов переключения t В . В момент времени t подается команда на ю переход в третий частотный диапазон (фиг.6,б). Однако в этот момент времени второй релейный элемент 4 (фиг.6,г) находится в состоянии

системы, что приводит к повышению точности работы.

Формула изобретен

Развертывающий преобразовател содержащий соединенные последоват но первый сумматор и интегратор, ход которого подключен к информац ным входам п релейных элементов (п - нечетное .число, вьпсоды кото подключены к соответствующим вход второго сумматора, выход которого

-А/3. Это требует его переориентации 15 является выходом развертывающего

в противоположное состояние, что и происходит в момент времени tj (фиг.6,г),после которого в режим ав- -токолебаний входит третий релейный элемент 4, (фиг.6,а,д.е).

Начиная с момента времени t . (фиг.6,а,б ) восстанавливаются первоначальные условия и полоса пропускания определяется порогами переключения IB первого релейного элемента 4, .

В развертьгоающем преобразователе управляющее- воздействие вводится во внутренний контур автоколебательной

6

что приводит к повышению работы.

Формула изобретения

Развертывающий преобразователь, содержащий соединенные последовательно первый сумматор и интегратор, выход которого подключен к информационным входам п релейных элементов (п - нечетное .число, вьпсоды которых подключены к соответствующим входам второго сумматора, выход которого

преобразователя и соединен с первым - входом первого сумматора, второй вход которого является выходом раз-- вертывающего преобразователя, о т личающийся тем, что, с целью повышения точности работы, в него введены генератор тактовых импульсов и п-1-разрядный счетчик Джонсона, причем выход генератора

тактовых импульсов подключен к счетному входу счетчика Джонсона, выходы разрядов которого соединены с управляющими входами соответствующих релейных элементов,, кроме п-го.

Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точности работы. Развертьшающий преобразователь содержит первый и второй сумматоры 1 и 2, интегратор 13, нечетное число релейных элементов 4 ,4 ,4 j,... , генератор тактовых импульсов 5, счетчик Джонсона 6. Развертьшающий преобразователь работает в автоколебательном режиме с широтно-им- пульсным преобразованием сигнала. 6 ил. (Л с ро со to со со О5 Фиг.

19 ю

Фиг.2

Уг(()

Фиг.З

Фиг.

a

Фиг.5

Fbf/h/ i

e 0

mnjumQJiJTjajijnu

Составитель О.Отраднов Редактор И.Лаэаренко Техред Л.Сердюкова Корректор в.Гирняк

Заказ 3834/45 Тираж 672Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35,.Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

Vuz.B